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嫦娥五号对接组合体成功分离

时间:2020-12-06 15:50:24 来源:微闻网 作者:茶茶

北京时间12月6日12时35分,国家航天局表示,嫦娥五号对接组合体成功分离,目前已经进入环月等待阶段,准备返回地球。嫦娥五号月球采样返回对我国航天领域来说有着重要意义,也是至今为止难度最高的一项任务,接下来大家就和微闻网小编一起了解一下嫦娥五号对接组合体成功分离,嫦娥五号组合体分离。

嫦娥五号对接组合体成功分离

记者从国家航天局获悉,北京时间12月6日12时35分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体与上升器成功分离,进入环月等待阶段,准备择机返回地球。

早前,北京时间12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接,并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中。这是我国首次实现月球轨道交会对接。

从上升器进入环月飞行轨道开始,通过远程导引和近程自主控制,轨道器和返回器组合体逐步靠近上升器,以抱爪的方式捕获上升器,完成交会对接。

和此前近地轨道交会对接相比,这次难度更大

据中国航天科工集团二院25所交会对接微波雷达总工程师孙武介绍,月球轨道微波雷达是一组成对产品,由雷达主机和应答机组成,分别安装在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100公里时,微波雷达开始工作,不断为导航控制分系统提供两航天器之间的相对运动参数,并进行双向空空通信,两部航天器根据雷达提供信号调整飞行姿态,直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。随后,上升器中的月壤样品和容器转移。

此前,在我国的载人航天工程任务中,中国航天器在近地轨道进行过多次交会对接,都应用了航天科工的微波雷达。“五战五捷的表现足以证明,我国已经成功掌握交会对接技术。但不同的是,这次是在距离38万公里之外的月球轨道,难度更大。”孙武说。

具体来看,与近地轨道相比,月球轨道没有卫星导航等服务资源,微波通信是中远距离的唯一手段;月轨环境更复杂,要克服月球引力影响,自动交会对接对微波雷达提出的要求极为苛刻。

孙武告诉记者,因为嫦娥五号的轨道器和上升器交会对接,是体量相差巨大的“大追小”复杂受力过程,采用了抱爪式的弱撞击对接机构。这样一来,需要微波雷达的测角精度更高。为此,微波雷达团队攻克了相位干涉仪测角、大宽角度测量等关键技术。

微波雷达项目主任设计师贺中琴说,设计团队采用了创新的误差补偿算法,进一步提高了微波雷达的测角精度,大幅提升了精准对接的胜算。

此外,装有对接用应答机的上升器,在落月时难免形成扬尘,这些肉眼不可见的月尘干扰,将会严重降低测角精度。

中国航天科工集团二院25所青年设计师纪博打了一个比方:为确保安全度过月球之旅,应答机上安装了特殊材料的防尘罩,“就像给‘千里眼’戴上了‘护目镜’,‘嫦娥’的这双‘千里眼’,就不会变成‘近视眼’,甚至‘全盲’了。”

以前像上课点名答“到”,现在要负责更多信息传递

“我们为这次交会对接打造的,不仅是‘千里眼’,还是‘顺风耳’,升级后的它更小巧、更强大、更可靠。”孙武说。

据他介绍,微波雷达在保证交会对接测量“本职工作”的同时,还升级了航天器之间双向空空通信的“第二职业”。从雷达与应答机之间“一问一答”的传输方式,升级至轨道器与上升器之间的“沟通对话”,实现了遥控指令和遥测参数的双向传输。

“以前就像老师上课点名,雷达发消息,应答机答‘到’。而现在它们不仅自己要通话,还要负责上升器和轨道器之间的信息传递。”贺中琴说。

在此前“天舟”“天宫”交会对接中,25所研制的微波雷达已经实现减重一半,这次嫦娥五号任务,微波雷达再进一步开展轻量化的改进。

“交会对接雷达减去的重量比月壤采样重量还高,哪怕一克的重量减轻,对月壤采样任务的意义都是巨大的。”孙武说。

在他看来,此次微波雷达在首次地外天体轨道对接过程中的“完美表现”,与之前载人航天工程的那五次任务一样。这也是航天团队对产品质量“零缺陷”的坚持,对“一次成功”的诠释。

孙武透露,微波雷达的每一步成长记录、每一帧拍照留存,都实现了百分百的过程可追溯;反复的测试迭代和全覆盖的试验验证,确保产品功能、性能的万无一失。

返回中还有哪些关键动作?

嫦娥五号任务被称为我国迄今最复杂的航天任务之一,一共要经历11个阶段:发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收。目前11步已经完成了8步,进入环月等待阶段。

今天,转移完样品的上升器将与轨道返回组合体分离,完成使命,留在月球轨道上。在环月等待阶段,轨道器和返回器组合体将进入月地入射点,等待月地入射窗口的到来,做好返回地球的准备。

月地转移阶段也是距离最远的一段旅程,要从38万公里外的月球返回地球附近。轨道返回组合体将带着采样产品从月球归来,经历多次中途修正,在距离地球5000公里高度处,轨道器和返回器分离,返回器独自完成最后一段路程。

最后的再入回收阶段十分关键。虽然我国神舟飞船返回舱已经多次成功返回,但此次返回有所不同,难度在于速度过高。返回器从38万公里外长途奔袭归来,速度达到第二宇宙速度,如果没有及时减速,有可能撞毁。

因此,科研人员为它设计了一个“打水漂”的返回方式。返回器首先以第二宇宙速度冲向地球,在进入地球大气后,很快又跳出来,然后再次进入大气层。一出一进之间,就顺利实现了减速,像神舟飞船返回舱一样,以第一宇宙速度降落,打开降落伞,平稳安全地落在内蒙古四子王旗着陆场预定地点。

还有多久才能回家?

12月1日23时11分,嫦娥五号着陆器与上升器着陆;2日22时,完成采样和封装;3日23时10分,上升器点火起飞;6日5时42分,上升器与轨道器和返回器组合体交会对接;6时12分,月球样品容器转移至返回器。

不到5天的时间里,嫦娥五号已经完成了此次任务中最关键的任务,效率惊人。根据官方消息,嫦娥五号着陆的区域条件较好,采样工作因此比预计的顺利很多,自动采样任务仅用了19个小时,这比预期时间提前了。

根据航天科技集团消息,嫦娥五号任务总共历时23天,从11月24日凌晨发射到今天,已经过去12天,时间已经过半。

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